Humedad y sólidos totales
Humedad
Importancia de los ensayos de humedad
Uno de los análisis más fundamentales e importantes que pueden realizarse en un alimento el producto es un ensayo de la cantidad de humedad, La materia seca que permanece después de la eliminación de humedad se conoce comúnmente como sólidos totales. Este valor analítico de gran importancia económica a un fabricante de alimentos
Además de cuantificar la cantidad de agua en
alimentos, también es importante documentar el estado energético del agua en el alimento determinando la actividad de agua
Moléculas de agua se mueven de las regiones
de alta actividad de agua a regiones de baja actividad de agua
hasta que se alcance la actividad hídrica de equilibrio.
Agua en alimentos
La cantidad, el estado físico y la
ubicación del agua en los alimentos
afectan
Tipos de análisis
La facilidad y velocidad de
eliminación del agua
El tiempo requerido para el equilibrio
del ensayo
Molécula de agua
Dos átomo de hidrogeno unido
covalentemente a un átomo de oxigeno
Disposición tetraédrica distorsionada
Molécula pequeña y muy polar
Estados físicos y propiedades del
agua
Estados físicos se ven influenciados por: temperatura, presión y la cantidad de puentes de hidrogeno en le sistema
Interacción del agua con los
componentes de los alimentos
La interacción se da a través de
puentes de hidrógeno
interacciones
dipolo-dipolo
atracciones iónicas
fuerzas de van der Waals
Para eliminar el agua de los
alimentos, se debe aplicar suficiente energía para superar estas interacciones intermoleculares.
Las moléculas se agruparse alrededor de iones y grupos cargados, grupos hidroxilo (-OH), carbonilo (= O) y amina (-NH2)
Es casi imposible eliminar toda el
agua de los alimentos,
particularmente el agua atrapada
(ligada)
Recolectado y manejo de
muestras
Fuente de error en el análisis
Las precauciones deben ser tomado para minimizar las pérdidas de humedad inadvertidas o ganancias que ocurren durante estos pasos.
HUMEDAD / CONTENIDO DE AGUA
Agua
El agua es el mayor constituyente
de este depende el metodo de analisis a utilizar
También puede guiar el análisis en
determinar el nivel de exactitud cuando se
mide el contenido de humedad relativo a
otros constituyentes alimentarios
Métodos
Directos
Son realizados retirando agua del alimento (destilación, secado y extracción)
Indirectos
Se basan en propiedades del alimento relacionados con la presencia de agua(gravedad específica, densidad, índice de refracción, punto de congelación)
Métodos de secado en horno
La cantidad de humedad determinada depende de:
»Tipo de horno utilizado
»Condiciones dentro del horno
»Tiempo y temperatura de secado
El tiempo requerido puede ser desde
1 hora hasta 24 horas
Eliminación de humedad
La eliminación de la humedad a veces se
logra mejor en un proceso de dos etapas.
Se secan previamente en un baño de vapor antes del horno
Se secan al aire, luego se muelen y se secan en el horno
Control de temperatura
Varía dependiendo del horno utilizado
Convección
Tiro forzado
Vacío
Tipos de recipientes para el secado en horno
Los recipientes utilizados para la determinación del contenido de humedad son variadas en forma y pueden tener o no una
cubierta.
Las tapas de los recipientes son necesarias para
controlar la pérdida de la muestra en caso de que
se presenten salpicaduras durante el proceso de
calentamiento
Manipulación y preparación de bandejas
Al momento de manipular algún sartén se deberá usar guantes o pinzas.
Las bandejas deben ser tratadas al horno para después prepararlas para su uso.
Bandejas de aluminio desechable:
● Secar al vacío 3 horas antes de su uso
● 3°C y 15°C en un horno de vacío
● 100°C en tiro forzado
Los recipientes de humedad secos deben guardarse en un desecado
Control de la formación de costras superficiales (técnica
de la bandeja de arena)
Algunos materiales alimenticios tienden a formar un semipermeable corteza o terrón juntos durante el secado, que
contribuir a resultados erróneos
La arena cuenta con un doble propósito
- Evitar que se cree una costra superficial.
- Dispersar la muestra.
Horno de tiro forzado
Cuando se utiliza un horno de tiro forzado
1. La muestra se pesa rápidamente en un
recipiente de humedad presecado
2. Se tapa
3. Se coloca en el horno durante un tiempo
arbitrario si no existe un método
estandarizado
En muestras líquidas
Las muestras se secan inicialmente en un baño de vapor* a 100 ° C para minimizar las salpicaduras. En estos casos, los tiempos de secado son acortados a 0,75–3 h
Horno de secado al vacío
Secando a presión reducida (25-100 mm Hg) :
● La tasa de evaporación es más rápida
● Se puede obtener una eliminación de
agua más completa sin descomposición
en un tiempo de secado de 3 a 6 h.
Puntos importantes a considerar
La temperatura
Concentración de volátiles
Calor
Evaporación
Tiempo de secado
Analizador de Microondas
Análisis de humedad de microondas, a menudo llamado
secado por microondas, fue la primer precisa y rápida
técnica que permitió mediciones del alimento en
la industria
el horno de microondas se tarda tan sólo 10 minutos.
Secado por infrarrojos
El secado por infrarrojos implica la penetración de calor en la
Muestra que se está secando. El calor penetra para evaporar la humedad de la muestra puede y corta significativamente el tiempo de secado requerido hasta 10-25 min.
Tecnología del analizador de humedad rápido
Estos analizadores se utilizan para ensayos de producción y de laboratorio con resultados
comparables a los métodos de referencia.
La muestra de prueba se coloca en una bandeja
de aluminio o papel de filtro, y el programa de
control de calor eleva la muestra de prueba a
una temperatura constante.
Analizador termogravimétrico
En un analizador termogravimétrico (TGA), la masa de un
la muestra se mide continuamente a medida que se calienta en un velocidad controlada en una atmósfera controlada.
Al comprender la estructura y las propiedades
físicas relacionadas, se pueden desarrollar
formulaciones que brinden las propiedades de uso
final deseadas, como textura crujiente, velocidad de
disolución rápida y vida útil prolongada.
Procedimientos de destilación
Se utilizan para separar mezclar simples o complejas
Actualmente se utilizan dos procedimientos de destilación
Directa y a reflujo
Las técnicas de destilación se desarrollaron como métodos rápidos para el trabajo de control de calidad.
Destilación a reflujo con
inmiscible solvente
La destilación a reflujo utiliza un disolvente
menos denso o más denso que el agua.
Trampa de humedad Bidwell-Sterling
El procedimiento de destilación que utiliza una trampa de este tipo requiere aproximadamente 1 hora e implica el uso de un cepillo para desalojar las gotas de agua adheridas de la cristalería, minimizando así el error.
Método químico: Karl
Fischer
Es muy utilizado para alimentos que muestran resultados
erráticos cuando son calentados o sometidos al vacío
En una titulación volumétrica Karl Fischer,
el reactivo Karl Fischer (KFR) se agrega
directamente como el titulante si la
humedad en la muestra es accesible.
Dificultades del método Fischer
Extracción de humedad incompleta
Humedad atmosférica. No se debe permitir que el aire externo se infiltre en la cámara de reacción.
Humedad adherida a las paredes de la unidad.
Interferencias de ciertos componentes alimentarios.
Métodos físicos
La mayoría de los métodos físicos son medidas indirectas del contenido de humedad y no separan el agua de la muestra para análisis.
Estas técnicas pueden ser rápidas y no destructivo, lo que ha llevado a su uso generalizado en la producción de alimentos y el control de calidad
Método dieléctrico
se utilizan las propiedad eléctricas del agua para
determinar el contenido de humedad de ciertos alimentos
Factores a considerar
La densidad de la muestra
Temperatura de la muestra
El método dieléctrico, se usa en granos de cereales y se basa en las constantes dieléctricas del agua, almidón y las proteínas que constituyen al cereal.
Hidrometría
Ciencia que se encarga de medir la densidad o
gravedad específica de líquidos.
Hidrómetro
El hidrómetro se introduce en el líquido del cual pretendemos
medir la densidad y se deja que flote, permaneciendo
sumergido parcialmente
Tipos de Hidrometro
Lactómetro de Quevenne
Hidrómetro de Baumé
Hidrómetro Brix
Hidrómetro de alcohol
Tipos de Hidrometro
Hidrómetro de Twaddell
Picnómetro
es un utensilio empleado
en los laboratorios para medir el
volumen o la densidad de un elemento,
bien sea sólido o líquido.
Picnómetro de gas
Utilizado especialmente con materiales porosos y
permite medir la densidad real de los mismos.
Refractometría
método óptico que determina la velocidad de propagación de la luz en un medio contra la velocidad de la luz en el vacío
se emplean en el análisis de productos líquidos y en el control de operaciones durante el procesamiento de diversos alimentos
Tipos
refractómetro manual de Abbe
Refractómetro digital
Se aplica en
Espectroscopia Infrarroja.
Se fundamenta en la absorción de la radiación IR por las moléculas en vibración.
La radiación infrarroja, o radiación IR es un tipo de radiación
electromagnética, de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas.
Usos
Composición química de los alimentos
Perfil de ácidos
grasos
Grado de
maduración,
contenido de
azúcares y textura
Grado de acidez y
oxidación lipídica
Fraudes en alimentos
Absorción de microondas
Se basa en la constante dieléctrica o las diferencias de
valores de permitividad entre el agua y los materiales
secos
Es muy utilizado en la industria de
alimentos para la determinación del
contenido de humedad.
menor consumo de energía
mayor comodidad
rapidez
Punto de congelación
El punto de congelación de un líquido es la temperatura a la
que dicho líquido se solidifica debido a una reducción de
energía.
El punto de congelación de una solución disminuye cuando posee mayor cantidad de solutos no volátiles disueltos.
Si a una muestra de agua de determinado volumen, se le agrega una cantidad de soluto, ésta ya no se congelará a 0 °C sino a una temperatura menor.
Aplicaciones
El descenso del punto de congelación se aplica en la
fabricación de helados caseros.
La congelación utiliza el descenso de temperatura para
prolongar el periodo de conservación de los alimentos
Detectar adulteraciones en la leche.
actividad del agua
La Aw de los alimentos afecta a importantes factores de calidad y seguridad.
Influye en todos los aspectos del creciemiento microbiano y cada microorganismo tiene un umbral de Aw por debajo del cual no crecera.
La actividad de agua por sí sola no es un indicador confiablie para la estabilidad de los alimentos, ya que los alimentos con el mismo contenido de agua difieren en su perecibilidad
La relación de aw en los alimentos
Crecimiento microbiano
Bacterias
Hongos
Parásitos (Helmintos)
Propiedades físicas
Forma
Tamaño
Peso
Reacciones químicas y enzimáticas
Oxidación alimentaria = Pardeamiento Enzimático
Higrómetro eléctrico
Sus mediciones pueden ser tan precisas que llegan a determinar a los alcoholes, acido acético, propilenoglicol.
incluye
sensores de humedad electrolítica
Equilibra un recipiente
Control de temperatura
Potenciómetro y un sensor
ISOTÉRMAS DE SORCIÓN DE HUMEDAD
El grafico es contenido de humedad vs Aw llamándose un perfil de sorcion
Los puntos de deflexión y pendientes de los diferentes isotermas proporcionan información sobre su higroscopicidad
Método del desecador isopiestico
Su propósito, es eliminar la humedad de una sustancia, o proteger la sustancia de la humedad
Humedad gravimétrica automatizada
Consiste en la medición de la aceleración de gravedad sobre un terreno con el fin de detectar las variaciones de densidades en las unidades geológicas presentes en el subsuelo
Equilibrio de sorción
Una de las formas mas habituales de representación del equilibrio de adsorción es mediante la relación entre la cantidad adsorbida y la presión